Que sont les plaines inondables?

Les plaines inondables sont des étendues planes de terres adjacentes aux rivières et aux cours d'eau qui subissent des inondations périodiques lorsque le niveau de l'eau dépasse la capacité du chenal.Ces zones de faible altitude sont parmi les paysages les plus dynamiques de la Terre, façonnés en permanence par l'interaction entre l'eau courante et les dépôts de sédiments.

La formation d'une plaine inondable commence par la tendance naturelle d'une rivière à semer dans sa vallée. Lorsque la rivière érode les rives extérieures de ses virages, elle dépose des sédiments sur les rives intérieures, construisant progressivement la plaine inondable au fil du temps. Lorsque la rivière déborde ses rives lors d'événements en haute mer, elle s'étend à travers la plaine inondable, largissant des sédiments et des nutriments qui enrichissent le sol.

Les plaines inondables ne sont pas des caractéristiques statiques; elles évoluent continuellement en réponse aux changements climatiques, à l'utilisation des terres et à l'hydrologie des rivières.Une plaine inondable saine existe dans un état d'équilibre dynamique avec sa rivière, absorbant l'énergie des inondations et redistribuant l'eau et les sédiments à travers le paysage.

La mécanique de la gestion naturelle des inondations

Les plaines inondables fonctionnent comme la propre infrastructure de lutte contre les inondations de la nature, offrant une série d'avantages hydrauliques qui réduisent la gravité des inondations en aval.

Stockage et usure de l'eau

La principale fonction de gestion des inondations d'une plaine inondable est le stockage de l'eau. À mesure que les eaux de crue se répandent sur la surface plane de la plaine inondable, la profondeur de l'eau diminue et la vitesse du débit diminue de façon spectaculaire. Cet effet de stockage retarde le mouvement en aval des pics d'inondation, donnant aux collectivités plus de temps pour préparer et réduire la hauteur des crêtes d'inondation.

L'effet d'atténuation est le plus prononcé lors d'inondations modérées. Lors d'inondations extrêmes, la capacité de stockage de la plaine inondable peut devenir complètement saturée, ce qui réduit sa capacité à réduire les débits de pointe. Cependant, même dans ces inondations extrêmes, les plaines inondables continuent de fournir des avantages précieux en réduisant l'énergie des eaux inondables et en les distribuant à travers une zone plus vaste.

Sédiments et piégeage des nutriments

Les eaux de crue ralentissant sur la plaine inondable, elles perdent l'énergie nécessaire pour transporter les sédiments en suspension, qui s'installent sur la surface de la plaine inondable. Ce processus de sédimentation naturelle construit des sols fertiles et réduit la charge de sédiments fournie aux rivières, réservoirs et estuaires en aval.

La capacité des plaines inondables de filtrer les polluants a des répercussions importantes sur la gestion de la qualité de l'eau. Les ruissellements dans les champs agricoles et les zones urbaines transportent des engrais, des pesticides et d'autres contaminants dans les rivières. Lorsque cette eau chargée de ruissellement se répand dans une plaine inondable, les débits lents et la végétation dense permettent l'absorption biologique et la transformation chimique des polluants.

Dissipation d'énergie

Les eaux de crue possèdent une immense énergie cinétique qui peut causer une érosion dévastatrice et des dommages structurels. En forçant les eaux de crue à s'étendre et à interagir avec la végétation et les terrains inégaux, les plaines de crue dissipent cette énergie avant qu'elle ne atteigne les infrastructures vulnérables.

Cette fonction de dissipation d'énergie est particulièrement importante pour la protection des communautés et des infrastructures en aval. Lorsque les plaines inondables sont développées ou limitées par les digues, cette dissipation d'énergie naturelle est perdue, et les eaux de crue sont confinées à des canaux plus étroits où elles s'écoulent plus rapidement et causent plus de dommages.

Importance écologique des plaines inondables

Les plaines inondables se classent parmi les écosystèmes les plus productifs et les plus biodivers de la Terre, soutenant un nombre remarquable d'espèces végétales et animales adaptées aux conditions dynamiques créées par les inondations périodiques. L'importance écologique des plaines inondables s'étend bien au-delà de leurs frontières, influençant la santé de tous les corridors fluviaux et des espèces qui en dépendent.

Diversité de l'habitat et soutien à la faune

La mosaïque d'habitats que l'on trouve dans les plaines inondables, notamment les terres humides, les lacs de la brouette, les digues, les plaines d'inondation boisées et les prairies, fournit un habitat essentiel à des centaines d'espèces.

Les arbres de coton des plaines inondables d'Amérique du Nord, par exemple, produisent des graines qui exigent des conditions de sol nus et humides créées par la réduction des eaux de crue pour germer. La perte des régimes d'inondation naturels due à la construction de barrages et à la canalisation fluviale a entraîné le déclin des forêts de bois de coton dans une grande partie de l'ouest des États-Unis.

Dans les paysages fragmentés, les couloirs des plaines inondables servent de voies de déplacement permettant aux animaux de se déplacer entre les parcelles d'habitat. Au cours des sécheresses, les plaines inondables peuvent conserver l'humidité plus longtemps que les hautes terres environnantes, fournissant des sources d'eau vitales et une végétation verte lorsque d'autres zones se sont asséchées.

Qualité de l'eau et cyclisme nutritif

Les plaines inondables jouent un rôle essentiel dans le maintien de la qualité de l'eau grâce à leur capacité de filtrer, de transformer et de stocker les polluants et les nutriments. Lorsque les eaux inondables se propagent dans les plaines inondables, les communautés végétales prennent en charge les nutriments dissous, tandis que les débits lents permettent aux particules en suspension de s'installer.

La dénitrification, processus par lequel les bactéries transforment le nitrate en gaz azoté, est particulièrement active dans les sols et les zones humides des plaines inondables, ce qui élimine l'excès d'azote des eaux de ruissellement agricoles avant d'atteindre les plans d'eau en aval, contribuant ainsi à prévenir l'eutrophisation et l'hypoxie dans les lacs, les rivières et les zones côtières.

Principales caractéristiques des plaines inondables

La compréhension des caractéristiques physiques et écologiques des plaines inondables est essentielle à une gestion et à une conservation efficaces.

  • Inondations périodiques — La caractéristique caractéristique déterminante des plaines inondables est leur inondation régulière par les eaux inondables. La fréquence, la durée et le moment des inondations varient considérablement d'un système à l'autre et sont influencées par le climat, les caractéristiques du bassin hydrographique et les modifications en amont.
  • Dépôts de sols profonds — Les plaines inondables sont construites à partir des sédiments déposés par les rivières sur des milliers d'années.Ces sols alluviaux sont généralement profonds, fertiles et bien drainés, ce qui en fait des sols les plus productifs pour l'agriculture. La plaine inondable de la rivière Ocmulgee en Géorgie, par exemple, a des sols d'une profondeur moyenne de 30 pieds, accumulés sur des millénaires d'inondation régulière.
  • Habitat pour la faune — Les divers habitats trouvés dans les plaines inondables abritent certaines des plus fortes concentrations de biodiversité dans les régions tempérées et tropicales.Les forêts des plaines inondables du sud-est des États-Unis, connues sous le nom de forêts de feuillus des terres de fond, fournissent un habitat essentiel à des centaines d'espèces d'oiseaux, à des dizaines d'espèces de mammifères et à d'innombrables amphibiens, reptiles et invertébrés.
  • Filtration de l'eau naturelle — Au fur et à mesure que l'eau traverse la végétation et les sols des plaines inondables, les processus physiques, chimiques et biologiques se combinent pour éliminer les polluants, les sédiments et les nutriments excédentaires.Les systèmes radiculaires denses des plantes des plaines inondables créent un filtre vivant qui piège les particules et fournit des surfaces d'attachement aux microorganismes qui décomposent les polluants.
  • Rechargement des eaux de crue — Les eaux de crue qui se propagent dans les plaines inondables s'infiltrent dans les systèmes aquifères sous-jacents, rechargent les réserves d'eau souterraine. Cette fonction de recharge est particulièrement importante dans les régions arides et semi-arides où les eaux souterraines sont la principale source d'eau potable et d'eau d'irrigation.
  • Stockage du carbone — Les sols et la végétation des plaines inondables stockent des quantités importantes de carbone, ce qui contribue à atténuer les changements climatiques. Les conditions de l'eau dans les zones humides des plaines inondables ralentissent la décomposition de la matière organique, ce qui permet l'accumulation du carbone dans les sols pendant de longues périodes.

Interactions humaines avec les plaines inondables

Tout au long de l'histoire humaine, les plaines inondables ont attiré l'habitat et le développement agricole en raison de leurs sols fertiles, de l'abondance de l'eau et du terrain plat propice au transport et à la construction.Les grandes civilisations du monde - de la Mésopotamie à la vallée de l'Indus au Nil - sont apparues dans les plaines inondables.

Importance de l'agriculture

L'agriculture des plaines inondables a soutenu les sociétés humaines pendant des millénaires. Les inondations annuelles du Nil ont déposé des limonées riches en nutriments qui ont permis aux agriculteurs égyptiens de produire des récoltes abondantes dans un environnement désertique. L'agriculture des plaines inondables modernes continue de bénéficier de ces sols fertiles, les plaines inondables produisant une part disproportionnée de l'approvisionnement alimentaire mondial.

Les agriculteurs ont élaboré de nombreuses stratégies pour gérer ces risques, notamment des variétés de cultures tolérantes aux inondations, des lits surélevés, des systèmes de drainage et des accords de coopération qui permettent à certaines zones d'inondation pendant les événements de haute mer tout en protégeant d'autres. Le défi pour la gestion moderne des plaines inondables est de préserver les aspects bénéfiques des inondations - dépôts nutritifs, recharge des eaux souterraines et approvisionnement en sédiments - tout en minimisant les risques pour la production agricole.

Développement urbain et infrastructure

Les grandes villes du monde, dont Londres, Paris, Bangkok et la Nouvelle-Orléans, sont situées sur des plaines inondables. Le développement urbain des plaines inondables pose des défis importants, car les surfaces imperméables des villes augmentent le ruissellement et réduisent l'infiltration, ce qui rend les inondations plus graves et plus fréquentes.

L'infrastructure construite pour protéger les zones urbaines contre les inondations — digues, murs d'inondation et barrages — a souvent des conséquences imprévues sur la fonction des plaines inondables. Les débits de pétrole limitent les cours d'eau à des canaux étroits, empêchant le débordement naturel qui distribuerait l'eau dans la plaine inondable.Cette confinement augmente les vitesses d'écoulement et la hauteur des crues en aval, transférant efficacement le risque d'inondation des zones protégées aux collectivités non protégées.

Les défis de gestion des inondations créés par le développement urbain des plaines inondables sont aggravés par le changement climatique, qui augmente la fréquence et l'intensité des précipitations extrêmes dans de nombreuses régions. Les villes construites pour résister à une crue d'une année sur 100 connaissent maintenant des inondations de 50 ans, voire de 20 ans, avec une régularité alarmante, contestant les hypothèses sur lesquelles leur infrastructure de protection des inondations a été conçue.

Stratégies de gestion des plaines inondables

Une gestion efficace des plaines inondables exige une approche équilibrée qui reconnaît les avantages et les risques de l'occupation des plaines inondables.

Approches structurelles

Ces solutions techniques ont été l'approche dominante de la gestion des inondations depuis une bonne partie du siècle dernier, et elles ont protégé d'innombrables communautés contre les inondations. Le système de digue du Mississippi, par exemple, a empêché des centaines de milliards de dollars de dommages causés par les inondations depuis sa construction après les inondations dévastatrices de 1927.

Les droits de douane et les barrages créent un faux sentiment de sécurité qui favorise un développement supplémentaire des plaines inondables, augmentant le risque de pertes catastrophiques lorsque les structures se désolent ou sont surexploitées. Les droits de douane éliminent également les fonctions écologiques des plaines inondables, nuisent aux populations de poissons et de faune et dégradent la qualité de l'eau.

Approches non structurelles

Les stratégies de gestion des inondations non structurelles comprennent l'aménagement du territoire, les règlements de zonage, les codes de construction, l'assurance contre les inondations et les systèmes d'alerte rapide, qui visent à réduire la vulnérabilité aux inondations sans éliminer complètement les risques d'inondation.

L'aménagement du territoire est l'une des approches non structurelles les plus efficaces. En éloignant les nouveaux aménagements des zones les plus dangereuses des plaines inondables, les collectivités peuvent éviter de créer de nouveaux risques d'inondation tout en préservant les fonctions naturelles des plaines inondables.

Lorsque des propriétés dans des zones inondables sont achetées et que les structures sont enlevées, les terres peuvent être restaurées en plaine naturelle d'inondation. L'Agence fédérale de gestion des urgences a financé l'acquisition de dizaines de milliers de propriétés inondables à travers les États-Unis, les convertissant en espaces ouverts qui offrent un stockage des inondations, un habitat faunique et des possibilités récréatives.

Restauration intégrée des plaines inondables

Les projets de restauration vont des efforts à petite échelle visant à reconnecter une rivière avec une partie de sa plaine d'inondation historique à des entreprises à grande échelle qui remodelent des corridors fluviaux entiers.

L'un des projets de restauration des plaines inondables les plus ambitieux au monde est le projet de restauration du bassin de la rivière Mississippi entrepris par The Nature Conservancy et ses partenaires, qui consiste à remettre les digues en place pour permettre aux rivières de se reconnecter à leurs plaines inondables, de restaurer l'entreposage naturel de l'eau et de fournir un habitat aux poissons et à la faune.

En Europe, le programme «Salle for the River» aux Pays-Bas a adopté une approche audacieuse de la gestion des plaines inondables en donnant intentionnellement aux rivières plus de place pour les inondations. Plutôt que de continuer à élever des digues pour contenir le Rhin et ses affluents, le gouvernement néerlandais a déplacé les digues plus loin du chenal fluvial, abaissé les zones inondables et créé des canaux secondaires qui améliorent le débit d'eau pendant les inondations.

Changement climatique et avenir des plaines inondables

Les changements climatiques modifient fondamentalement l'hydrologie des systèmes fluviaux et des plaines inondables qu'ils soutiennent. Les températures plus chaudes augmentent la capacité de rétention de l'eau de l'atmosphère, entraînant des précipitations plus intenses dans de nombreuses régions.

Les analyses de fréquence des inondations fondées sur des données historiques deviennent moins fiables à mesure que les changements climatiques se produisent, ce qui rend difficile la conception d'infrastructures pour les conditions futures.

En réponse à ces défis, les gestionnaires des plaines inondables adoptent de plus en plus des approches de gestion adaptative qui intègrent la souplesse et l'apprentissage. Plutôt que d'essayer d'atteindre un niveau de protection fixe, la gestion adaptative reconnaît l'incertitude et renforce la capacité de réagir à l'évolution des conditions, ce qui pourrait consister à concevoir une infrastructure qui peut être modifiée à mesure que les conditions changent ou à mettre en oeuvre des politiques d'utilisation des terres qui préservent l'option de rétablir la fonction des plaines inondables à l'avenir.

Conclusion

Les plaines inondables sont parmi les paysages les plus précieux et les plus menacés de la Terre. Leur rôle dans la gestion naturelle des inondations, l'amélioration de la qualité de l'eau, le soutien à la biodiversité et le stockage du carbone les rend indispensables pour les communautés humaines et écologiques.

Les professionnels de la gestion des inondations, les décideurs et le public reconnaissent de plus en plus que les plaines inondables sont une forme d'infrastructure naturelle. Investir dans la protection et la restauration des plaines inondables offre de multiples avantages qui rivalisent ou dépassent ceux fournis par les seules infrastructures techniques.

L'avenir des plaines inondables dépendra de notre capacité collective à équilibrer les demandes concurrentes de ressources des plaines inondables.Avec une planification réfléchie, une science solide et un engagement à préserver les fonctions naturelles de ces paysages dynamiques, nous pouvons bâtir des collectivités plus sûres, plus résilientes et plus durables face à un avenir incertain.